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极端强风天气对光伏组件的危害及应对策略

发布时间： 2025-04-21

一、存在问题

近年来，极端强风天气对我国内陆和沿海地区光伏组件的结构安全性造成极大威胁。例如，2022年11月，新疆一座规模为400MW的光伏一期项目由于极端大风天气影响，已经施工的100MW光伏组件被狂风吹倒。2023年12月，贵州马崖光伏电站受大风天气影响发生大面积光伏组件损坏、支架变形，大量光伏板被掀翻2024年9月，台风“摩羯”对海南文昌渔光互补电站光伏组件造成严重破坏，光伏组件及支架大面积脱落。

2024年8月，某盐光互补电站受极端强风天气影响掉落光伏组件。光伏组件掉落区域主要位于电站东南方向外边缘区域，主风向强风诱导产生的非定常气动载荷（包括力和力矩）是造成组件结构破坏的主要原因。该载荷导致光伏板表面晃动，从而加速组件结构疲劳破坏。

二、 解决思路

1.基于当地风特征的光伏组件气动载荷仿真测试

（1）基于高精度数值方法的光伏组件气动载荷仿真

基于当地实测实时风速、风向信息提取关键风特征（最大风速、来流湍流度等）。利用高精度数值方法开展单光伏组件非定常流场的高精度仿真。

（2）基于先进风洞试验方法的光伏组件气动载荷测量

基于风洞试验方法，研究光伏板气动载荷及其流动机理。同时，结合数值仿真拓展试验数据的适用范围。

2.基于深度学习方法的波形前缘降载效能优化

对波形前缘进行参数化建模。根据文献调研和以往团队研究成果选取如下表所示波形前缘的波长、幅值组合覆盖可能的设计区间。

3.现场单光伏组件气动载荷测试验证

基于数值仿真/风洞试验得到的波形前缘优化几何参数，在盐光互补电站迎风方选择单光伏组件和临近光伏组件作为测试和对比对象开展气动性能测试，验证本项目发展的波形前缘流动控制方法的降载效果。